带侧枝复杂铝合金构件包络成形工艺分析与金属流线模拟

针对带侧枝复杂铝合金构件的几何特点,提出采用包络成形工艺成形该零件,并利用DEFORM-3D软件模拟了其成形过程,分析了等效应变和成形载荷变化特点,并通过DEFORM-3D软件的Flownet功能模拟了该构件包络成形过程中金属流线分布和演变特点,最后通过工艺实验进行了验证.结果表明:带侧枝复杂铝合金构件包络成形过程中,...     

挤压工艺参数对枝杈类锻件折叠缺陷的影响

针对枝杈类锻件挤压成形过程中枝杈根部出现折叠缺陷的问题,基于DEFORM-3D体积成形软件研究了工艺参数对金属流动及折叠缺陷的影响规律。通过数值模拟和试验研究,发现改变枝杈角度等工艺参数,可有效改变枝杈根部成形时金属的流动状态,减小或消除折叠现象。研究结果表明,最大折叠长度Llap随模具圆弧外端与冲头环形平面距离h、冲头挤压速度v的增大而减小,随枝杈角度α的增大而增大;当枝杈角度为定值时,减小冲头底锥相对直径d/D值或采用双向挤压可显著降低折叠缺陷的产生。     

枝杈类锻件挤压成形折叠缺陷影响参数分析

面向枝杈类锻件挤压成形过程中的折叠缺陷,基于正交设计法,采用数值模拟与实验相结合的方法研究成形参数对折叠缺陷的影响。数值模拟结果表明:折叠长度随冲头底锥相对直径d/D(d为冲头底锥直径,D为挤压筒直径)、枝杈角度α的增大而增大,随枝杈根部圆角半径r、模具圆弧外端与冲头环形平面距离h的增大而减小。通过极差分析,发现对折叠长度的影响程度依次为:冲头底锥相对直径d/D,模具圆弧外端与冲头环形平面距离h,枝杈角度α,圆角半径r。挤压成形实验的实验结果与数值模拟结果相吻合,验证了数值模拟的准确性,可供枝杈类锻件的无缺陷锻造参考。     

模具设计对铝合金模锻件金属流线的影响

对模具设计中影响铝合金模锻件金属流线的因素进行了分析，提出了在生产中应采取的相应措施。     

基于响应面法的枝杈类锻件挤压成形折叠缺陷参数化研究

以枝杈类锻件挤压成形过程中枝杈根部产生的折叠缺陷为研究对象,采用数值模拟、响应面法及试验相结合的方法进行研究,将影响折叠缺陷程度最大的3个参数,即挤压速度v、冲头底锥相对直径d/D和模具圆弧外端与冲头环形平面距离h作为设计变量,建立了枝杈根部最大折叠长度Llap的目标函数关系式。研究结果表明,增大挤压速度v、模具圆弧外端与冲头环形平面距离h以及减小冲头底锥相对直径d/D均可减小折叠长度,并且对最大折叠长度Llap影响的主次顺序为d/Dh v。试验结果与数值模拟结果均验证了Llap函数表达式的正确性,3种方法所得最大折叠长度误差为5. 44%～15. 02%。     

基于金属流线分析的三柱槽壳温挤件工艺优化

挤压件体积成形过程中,金属流线对其使用性能影响很大。针对三柱槽壳温挤件金属流线不佳现象,分析了流线的形成过程,研究了正挤工艺、反挤凸模形状和尺寸、摩擦力和挤压速度对金属流线的影响规律。据此提出改善流线结构的方案,并进行实验验证。结果表明:相对于平底和梯形反挤冲头,三角冲头结构对金属流线的引导作用更佳,且在保证沟道尺寸的前提下,三角冲头底面倾斜角、引流圆锥凸台顶角圆弧半径和底面直径越大越好;正挤凹模锥角取60°~90°最为合理;摩擦力对金属流线影响较大,摩擦力越大,金属流线越差;挤压速度对金属流线的影响不大。     

铝合金壁板宽展挤压的数值模拟及参数优化

在铝型材挤压模具的设计中金属流速、挤压载荷、模具应力是需要考虑的重要因素。宽展模具的结构参数（人口宽度、出口长度、宽展模的高度、模孔的尺寸）对以上因素存在显著影响。结合正交试验法,对铝合金壁板的宽展挤压过程进行数值模拟并优化模具的结构参数,为模具的设计提供了参考依据。     

非轴对称复杂构件的成形工艺优化

通过有限元模拟与实验验证对非轴对称复杂构件成形工艺进行优化。带有V形高筋的复杂形状构件作为关键承重部位被广泛应用。模拟了一次整体加载成形和两次局部加载成形的成形过程,研究了金属的流动特点。模拟结果显示,两次局部加载成形明显降低了成形载荷,提高了金属的充填成形能力,所需的成形载荷明显低于一次成形所需载荷。本文研究了金属成形时所需的成形载荷和速度流动场分布。实验结果表明两次局部加载成形明显降低了成形载荷,成形件满足尺寸精度与机械性能要求。     

复杂盘饼类铝合金锻件等温成形缺陷分析

以环形座锻件为例,采用实验研究和有限元数值模拟相结合的方法研究了复杂盘饼类铝合金锻件等温成形时缺陷产生的机理.结果表明:采用反挤变形方式可以控制金属的径向流动速度,能有效地防止复杂盘饼类铝合金锻件的径向折叠和穿流缺陷的发生;各区域金属分配不合理会使局部区域因缺少金属而引起充不满或对流折叠,或使局部金属过多引起折叠;增大镦粗时坯料与模具间的摩擦阻力和变形量,可使坯料获得更好的径向分布的流线,最终得到流线分布合理的锻件.     

金属液面氧化膜对铝合金铸件质量的影响

“铸造”是液态金属成形工艺。处于高温的液态金属，在大气中表面会被氧化，并产生氧化膜，这是众所周知的。但是，长期以来，关于这种氧化膜对铝合金铸件质量的影响，基本上都只考虑金属液中卷入非金属夹杂物的问题，很少作更进一步的探讨。     

不同高宽比对铝合金桥形件成形性的影响

为揭示桥形件成形时的塑性流动规律,利用三维有限元模拟软件对不同高宽比条件下的成形过程进行了仿真模拟和对比分析,并确定了初步的挤压成形工艺方案。研究结果表明:在该锻件的变形过程中,当凸模压下量S分别为10.71、21.41和28.90 mm时,S=21.41 mm时的等效应变分布、等效应力分布皆较为均匀,此时,窄桥宽度W=20 mm、高宽比H/W=3.15的桥形件的等效应变差值最小,等效应力最大值最低。应用本文模拟和试验的成形工艺参数和方案,可一次成形得到尺寸和性能皆符合产品要求的桥形锻件。     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

铝合金激光焊接过程有限元模拟与分析

激光焊接铝合金过程非常复杂,针对铝合金激光焊接过程的实际情况建立了有限元模型,试图通过有限元模拟的方法揭示激光焊接过程的特点.建模过程中激光热源模型考虑了表面热源和体热源,分别反映等离子体的影响和激光束的作用.利用有限元模型分析了激光焊接过程中小孔的形成和长大过程,同时将模拟结果与试验结果进行比较,模拟出的焊缝宏观截面形状与试验结果表现出较好的一致性,证明所建立的有限元模型是合理的.有限元模型可以用来预测实际焊接过程中不同焊接工艺参数下焊缝的成形情况,可以为激光焊接工艺参数的选择提供理论指导和参考,更好地发挥铝合金激光焊接的优势.     

铝合金杯类零件双面及侧面成形工艺研究

对于2A12铝合金阶梯形杯形件的塑性成形,传统工艺是由每一级的台阶单工序成形,积累为最终的多阶梯成形,由于多次加热、多套模具、多道次挤压、多道次定位放置的误差积累会造成尺寸精度低、能耗高、效率低、模具导柱和导套不耐高温的缺陷。对于杯形件的侧壁直肋与台阶外形,用传统工艺挤压内、外圆角(小于R0.5mm时)很难完成。通过有限元模拟和工艺优化,本文采用凹模内不脱模连续挤压、控制流向顺序的方法,以及采用十字键模口导向结构,形成了一次加热、一次放置毛坯成形多台阶、小圆角的新工艺。该工艺缩短了工时,提高了产品性能和材料利用率,为小圆角多台阶类型的零件实现短流程的挤压工艺转化提供了参考依据。     

铝合金筒件侧向等温挤压成形的金属流动分析

尾翼筒体结构件为某飞行器重要零件,采用铝合金等温挤压成形代替传统的钢质工件机械加工能有效提高材料的利用率、降低生产成本。通过分析形状特征,本文提出反挤压带通筋的筒体和侧向挤压凸台两步成形的方法。侧向挤压是成形的关键,通过数值模拟分析了侧向挤压过程中金属质点的流动方向、速率及等效应变的变化。结果显示:成形时,金属质点流线清晰、完整;金属流动速度均匀,层次分明;筋部产生的等效应变可增强性能,筒壁处的应变小,对筒壁性能无影响。最后通过实验,印证了模拟结果,进一步论证了该工艺的可行性。     

汽车中通道拉延成形工艺参数多目标优化

针对某车型中通道零件易出现拉裂和起皱等缺陷,提出通过工艺分析和工艺补充面设计来得到零件的成形工艺流程和工艺补偿面。借助AutoForm软件,建立中通道的拉延成形工序的有限元模型,通过初步模拟,确定以压边力、摩擦系数和拉延筋阻力系数作为试验因素,通过正交试验设计,以优化拉延成形工艺参数。试验中,以最大减薄率和起皱趋势评价函数作为优化的目标函数,并采用多目标优化方法,获得最优的工艺参数组合。实际试模中采用优化后的参数进行试验,得到中通道的产品区域无拉裂和起皱缺陷。     

铝及铝合金反向挤压(1)

介绍了金属反向挤压法的基本原理、特点、主要分类、生产中应注意的技术、质量问题和主要经济指标。介绍了国内50MN反向挤压机挤压生产工艺,反向挤压时金属流动特性,制品的组织、性能及尺寸精度,现代反向挤压设备的主要特点（如铸锭表面切屑加工、铸锭梯度加热与排气、穿孔针拉力显示与保护、过程信息与控制系统、挤压机中心精度控制技术等）,铝及铝合金管、棒、型材的反向挤压生产工艺。     

铝及铝合金反向挤压(2)

介绍了金属反向挤压法的基本原理、特点、主要分类、反向挤压生产中应注意的技术、质量问题和主要经济指标。介绍了国内50MN反向挤压机挤压生产工艺,反向挤压时金属流动特性,制品的组织、性能及尺寸精度,现代反向挤压设备的主要特点（如铸锭表面切屑加工、铸锭梯度加热与排气、穿孔针拉力显示与保护、过程信息与控制系统、挤压机中心精度控制技术等）,铝及铝合金管、棒、型材的反向挤压生产工艺。     

高速车辆铝合金板材冲压过程的有限元模拟

为了缩短生产周期,降低生产成本,改进高速列车车体加工工艺,用微控电子万能试验机对10种高速车辆高强度铝合金板材进行了拉伸实验,获得了材料基本性能参数和应力应变关系;根据拉伸实验所获得的材料基本性能参数和应力应变关系及国家标准<金属薄板成形性能与试验方法>,用有限元方法对10种高速车辆高强度铝合金板材的冲压弯曲实验进行数值模拟,获得了10种材料共30个工况下不产生冲压裂纹的最小许用弯曲半径和极限弯曲角.根据有限元分析结果,优化冲压弯曲实验方案,指导高强度铝合金板材的冲压弯曲实验,从而大大地减少了实验方案数.     

铝合金脉冲MIG焊动态过程辨识

针对铝合金脉冲MIG焊熔池动态过程,设计了阶跃响应试验,利用曲线拟合法对基值电流、送丝速度与熔宽的模型分别进行了辨识,分析了基值电流、送丝速度对熔宽的影响规律,为铝合金脉冲MIG焊过程控制提供了理论依据.